天基外輻射源雷達的地雜波干擾實時抑制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種天基外福射源雷達的地雜波干擾實時抑制方法，屬于雷達信號處 理技術領域。
【背景技術】
[0002] 天基外福射源雷達是一個雙基地或多基地雷達系統(tǒng)，其本身不使用發(fā)射機，而是 利用導航、通信衛(wèi)星信號作為外福射源，并將雷達接收機安裝在飛機、無人機、飛艇、氣球、 衛(wèi)星等廣義天基平臺上，偵收空中目標對外福射源電磁場的擾動實現目標探測，如圖1所 /J、- 〇
[0003] 在天基外福射源雷達信號處理流程中，地雜波抑制是系統(tǒng)面臨的主要難點。傳統(tǒng) 地基雷達的雜波譜主要分布在零多普勒頻率附近一個較窄的頻帶內，雜波抑制相對簡單， 而天基外福射源雷達的雜波環(huán)境更為復雜，平臺和外福射源的自身運動使得地雜波分布具 有空時二維分布特性。一方面，由于平臺運動的徑向速度分量造成地雜波譜整體的多普勒 頻移；另一方面，各雜波單元由于相對平臺方位的不一致造成多普勒頻移的不一致性，進而 造成主瓣雜波譜的多普勒展寬。
[0004] 在名稱為"基于多通道NLMS的外福射源雷達海雜波干擾抑制方法"申請?zhí)枮?201310752143. 3的發(fā)明中，W及名稱為"基于多通道化S的外福射源雷達海雜波干擾抑制 方法"申請?zhí)?01410161408. 7的發(fā)明中，主要針對地基外福射源雷達系統(tǒng)的雜波抑制，且算 法復雜度高，收斂時間長，需要利用計算機進行離線的非實時處理。 W05] 在名稱為"利用GPU實現外福射源雷達多通道時域雜波抑制"申請?zhí)枮?201410428377. 7的方法中，在名稱為"外福射源雷達自適應雜波抑制的FPGA實現設備和方 法"申請?zhí)?01310331240. 5的發(fā)明中，W及名稱為"一種基于GPU的外福射源雷達直達波 雜波對消實時處理方法"申請?zhí)枮?01310099540. 5的發(fā)明中，重在描述利用GPU、FPGA等 各種硬件平臺實現雜波抑制方法。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對天基外福射源雷達探測海面和空中動目標時，傳統(tǒng)空時自適 應濾波算法復雜度高、收斂時間長、無法滿足實時處理需求的問題，提出一種天基外福射源 雷達的地雜波干擾抑制方法，能較好地抑制地雜波干擾，同時降低算法復雜度，便于實現天 基平臺的實時數據處理。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是提供一種天基外福射源雷達的地雜波干 擾實時抑制方法.
[0008] 其中，天基外福射源采用地球靜止軌道衛(wèi)星星座，雷達接收機安裝在運動的低軌 衛(wèi)星平臺上，同時接收直達波信號和回波信號；
[0009] 要求天線陣列各通道沿飛行的軸向排列，且在每個脈沖重復間隔上，使后一通道 的相位中屯、與前一通道的相位中屯、位置重合；
[0010] 將利用直達波信號構造的參考信號，與雙通道回波天線接收到的目標信號分別進 行互相關處理；
[0011] 將一通道第n帖信號的相關結果與二通道第n-1帖信號的相關結果采用雙脈沖對 消器來消除地雜波干擾；
[0012] 重復進行互相關處理至雙脈沖對消的步驟，將地雜波干擾處理后的N帖信號沿速 度維作傅里葉變換實現相參積累，采用恒虛警準則實現目標檢測；
[0013] 完成天基外福射源雷達地雜波干擾抑制處理。
[0014] 本發(fā)明與【背景技術】相比，具有如下優(yōu)點：
[0015] 本發(fā)明與前兩項現有發(fā)明專利技術的研究對象和雜波抑制方法都不相同，本發(fā)明 針對天基外福射源雷達系統(tǒng)特殊的空間拓撲關系，推導了相應的地雜波數學模型，并提出 一種適合天基平臺實時處理的雜波抑制方法。
[0016] 本發(fā)明無需構造反復迭代的多通道自適應濾波器，系統(tǒng)結構簡單可靠，工程實現 性好；本發(fā)明與現有專利對地雜波的抑制效果相當，而且算法復雜度更低，不存在長時間的 迭代收斂問題，適應天基平臺的實時處理需求。
【附圖說明】
[0017] 圖1為天基外福射源工作原理示意圖；
[0018] 圖2曰、圖化為天基外福射源雷達地雜波數學模型；
[0019] 圖3為天基外福射源雷達地雜波譜分布示意圖；
[0020] 圖4為雜波干擾實時抑制方法工作原理圖；
[0021] 圖5為雜波干擾實時抑制方法信號處理流程圖；
[0022] 圖6曰、圖化為雜波干擾實時抑制方法算法仿真的仿真模型及仿真結果。
【具體實施方式】
[0023] 圖1為天基外福射源工作原理示意圖，系統(tǒng)采用雙基地或多基地雷達架構，天基 外福射源通常采用地球靜止軌道（GE0)衛(wèi)星星座，而雷達接收機安裝在低軌衛(wèi)星平臺上， 同時接收直達波信號和回波信號，其中回波信號可能來自地面靜止目標、地面動目標和空 中動目標。在典型的目標探測應用中，空中動目標和地面動目標是用戶感興趣的，而地面靜 止目標的回波則成為影響動目標檢測的雜波信號，需要通過一定的雜波抑制算法處理實現 動目標的探測。
[0024] 參照圖4和圖5,本發(fā)明針對雷達平臺運動造成的雜波譜展寬，實現天基外福射源 雷達地雜波干擾的實時抑制。其中，圖4為雜波干擾實時抑制方法工作原理圖，要求天線陣 列各通道沿飛行的軸向排列，且在每個脈沖重復間隔上，使后一通道的相位中屯、與前一通 道的相位中屯、位置重合。首先由前一通道發(fā)射和接收第一二個脈沖，當后一通道到達前一 通道發(fā)射脈沖的位置時，發(fā)射下一個脈沖。因此，前后兩個脈沖是在空中的同一點發(fā)射和接 收的，運就相當于兩個脈沖是由一個靜止的天線發(fā)射和接收的，運樣就可W補償由雷達平 臺運動造成的雜波譜展寬。
[00巧]圖5為雜波干擾實時抑制方法信號處理流程圖，回波信號和直達波信號經過低噪 聲放大、混頻下變頻和A/D采集處理后，雙通道回波信號分別與直達波信號作互相關處理， 將處理后的兩路信號相減，然后將雙通道對消后的信號沿每一個距離單元做傅里葉變化， 形成距離速度二維平面，最后按照恒虛警準則實現目標檢測。
[00%] 本發(fā)明在進行天基外福射源雷達地雜波干擾抑制的處理過程中，通過合理的參數 設計對相關處理后的雙通道回波信號在時域完成雜波對消，并保留動目標信息，在通過距 離速度二維處理和恒虛警檢測處理方式，實現動目標檢測。
[0027] 本發(fā)明的地雜波干擾實時抑制方法，具體包括W下步驟：
[0028] 1.根據雜波干擾實時抑制方法對數據采集和處理的時序要求，對天基外福射源雷 達系統(tǒng)的關鍵參數進行如下設計：
[0029] 假設天基外福射源軌道高度36, 000km，載波頻率1. 5GHz，工作波長A= 0. 2m，信 號帶寬B= 200Hz。
[0030] 雷達接收機所在衛(wèi)星平臺軌道高度500虹1，平臺速度V= 7. 5km/s，雙通道回波天 線間隔D= 0.Im，并沿飛行的軸向排列，為保證在每個脈沖重復間隔上后一通道的相位中 屯、與前一通道的相位中屯、位置重合，系統(tǒng)采集直達波和回波信號的重復頻率ff=v/D，取 75曲Z。數據采樣率ff=IMHz，積累時間X=Is。
[0031] 2.根據圖2a所示的天基外福射源雷達地雜波數學模型，目標B位于W福射源S和 雷達A為焦點的雙站等距離差形成的楠球面上，同樣位于該楠球面上地雜波散射點P將對 相應距離單元內的目標檢測